DE4242802A1

DE4242802A1 -

Info

Publication number: DE4242802A1
Application number: DE4242802A
Authority: DE
Inventors: Morimasa Sato; Masayuki Iwasaki; Fumiaki Shinozaki
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1991-12-17
Filing date: 1992-12-17
Publication date: 1993-07-08
Also published as: US5418094A; US5516606A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Farbmusters, das ein Lichtabschirmmuster von hoher Feinheit und ausgezeichneter Flachheit aufweist. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Herstellung eines Farb filters für Flüssigkristallanzeigen.

Farbfilter für Farb-Flüssigkristallanzeigen werden z. B. nach dem Färbe-, Farbstoffdispersions-, Druck- und Übertragungsver fahren hergestellt. Bei jedem dieser Verfahren ist die Posi tionsgenauigkeit der jeweiligen Farbmuster (z. B. Rot, Grün, Blau und Schwarz) sehr wichtig. Insbesondere bei einem Licht abschirmmuster, einer sog. schwarzen Matrix, muß die Position ohne Abstände zu den anderen Farbmustern eingestellt werden. Aus diesem Grund wird derzeit die schwarze Matrix so herge stellt, daß sie in gewissem Maß mit den anderen Farbmustern überlappt. Die schwarze Matrix wird in einigen Fällen mit einer aufgedampften Cr-Schicht erzeugt, wegen der damit ver bundenen hohen Kosten wird jedoch derzeit die Verwendung eines lichtempfindlichen Harzes erwogen, das ein Färbemittel wie Ruß enthält; siehe z. B. JP-A-63-314 501 und 64-35 417.

Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß bei der Herstel lung eines Farbfilters in dem Bereich, in dem die schwarze Ma trix und ein Farbbildelement überlappen, Mikron-große Vor sprünge entstehen, die einen Kurzschluß zwischen gegenüber liegenden Elektrodensubstraten erzeugen, wenn daraus eine Flüssigkristallplatte hergestellt wird.

Zur Verbesserung dieses Problems ist in der JP-A-2-287 404 ein Verfahren vorgeschlagen worden, bei dem eine Schicht aus einen lichtabschirmenden Material über den gesamten R-, G- und B- Bildelementen erzeugt wird, worauf man selektiv in vertikaler Richtung ätzt und dadurch eine Lichtabschirmschicht nur in den Zwischenräumen zwischen den R-, G- und B-Bildelementen er zeugt.

Bei diesem Verfahren erfolgt jedoch das Ätzen selektiv in vertikaler Richtung und es ist daher notwendig, nach Erzeugung der Lichtabschirmschicht eine Nivellierschicht, z. B. ein Pho toresist, vorzusehen, um die Niveau-Unterschiede in der Licht abschirmschicht auszugleichen, die von den Unterschieden in R, G und B verursacht werden. Dies hat wiederum den Nachteil, daß die Anzahl von Schritten zunimmt und es sehr schwierig ist, die Ätzung zu kontrollieren, wodurch die Gefahr einer Pinhole-Bildung besteht.

In der JP-A-1-293 306 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem man nach dem Beschichten mit einem lichtempfindlichen Harz, das einen Farbstoff dispergiert enthält, musterförmig belich tet und entwickelt, dann ein schwarzes Resist aufträgt und von der nicht beschichteten Seite belichtet sowie entwickelt. Es ist jedoch in keiner Weise erwähnt, den Überlappungsbereich durch seitliches Ätzen wie in der vorliegenden Erfindung zu entfernen. Außerdem läßt sich nach dem beschriebenen Verfahren der Belichtung von der Rückseite her keine schwarze Matrix mit hoher Lichtabschirmwirkung und ausreichender Genauigkeit er zeugen, da die Belichtung eines schwarz gefärbten lichtemp findlichen Harzes von der Rückseite her keine Härtung in aus reichender Tiefe bewirkt.

In der JP-A-64-78 221 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem nach dem Beschichten eines Substrats mit einem gefärbten lichtempfindlichen Harz, musterförmiger Belichtung und Ent wicklung eine Entwicklung von der Substratseite her erfolgt. In der JP-A-2-77 702 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem eine musterförmige Belichtung von beiden Seiten eines trans parenten Substrats durchgeführt wird, das auf einer Seite mit einem gefärbten Resist beschichtet ist und auf der anderen Seite unbeschichtet ist. In der JP-A-2-53 003 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem man nach dem Beschichten mit einem licht empfindlichen Harz, das einen Farbstoff dispergiert enthält, musterförmigem Belichten und Entwickeln eine Totalbelichtung ohne Anwendung einer Maske durchführt. Dieses Verfahren ver bessert die Musterbildung, jedoch läßt sich eine Überlappung der R-, G- und B-Bildelemente nicht beseitigen und die Flach heit ist ungenügend.

Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines einfachen Verfahrens zur Herstellung eines Lichtabschirmmusters von guter Flachheit, das keine Leerstellen aufweist und hohe Ab schirmwirkung besitzt. Das Verfahren soll sich insbesondere zur Herstellung von Farbfiltern mit ausgezeichneten Eigen schaften eignen.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Lichtabschirmmusters auf einem Substrat mit Bildelement mustern, die eine einzige oder mehrere Farben aufweisen können und nicht miteinander in Kontakt sind, welches die folgenden Schritte umfaßt.

In einer Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines Lichtabschirmmusters auf einem Substrat mit einem Bildelementmuster auf der Vorderseite, umfassend Bildelemente, die eine einzige oder mehrere Farben aufweisen können und nicht miteinander in Kontakt sind, bei dem man

1) auf der Vorderseite eines Substrats mit einem Bild elementmuster, das Bildelemente von einer einzigen oder mehre ren Farben aufweist, eine photopolymerisierbare Lichtabschirm schicht erzeugt,
2) eine Gesamtbelichtung von der Rückseite des Substrats her durchführt,
3) die photopolymerisierbare Lichtabschirmschicht durch eine Maske belichtet, die in den Bereichen, welche der Peri pherie der Bildelemente des auf dem Substrat erzeugten Bild elementmusters entsprechen, und in den Bereichen, welche keine Bildelemente aufweisen, lichtdurchlässig ist,
4) die photopolymerisierbare Lichtabschirmschicht zu einem Lichtabschirmmuster entwickelt und
5) das erhaltene Lichtabschirmmuster einer seitlichen Ätzung unterwirft, um eventuelle Bereiche des Lichtabschirm musters zu entfernen, die mit den Bildelementen überlappen, wobei Schritt (2) nach Schritt (1) und vor Schritt (5) durch geführt wird.

In einer anderen Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines Lichtabschirmmusters auf einem Substrat mit einem Bildelementmuster auf der Vor derseite, welches Bildelemente umfaßt, die eine einzige oder mehrere Farben aufweisen können und nicht miteinander in Kon takt sind, bei dem man

1) auf der Vorderseite eines Substrats mit Bildelement mustern, die Bildelemente einer einzigen oder mehrere Farben aufweisen, eine photopolymerisierbare Lichtabschirmschicht erzeugt,
2) die photopolymerisierbare Lichtabschirmschicht durch eine Maske belichtet, welche einen lichtdurchlässigen Bereich aufweist, der jenen Bereichen entspricht, in denen die Bild elemente des auf dem Substrat erzeugten Bildelementmusters nicht vorhanden sind,
3) die photopolymerisierbare Lichtabschirmschicht zu einem Lichtabschirmmuster entwickelt, welches größer ist als der lichtdurchlässige Bereich der Maske, und
4) das erhaltene Lichtabschirmmuster einer seitlichen Ätzung unterwirft, um eventuelle Bereiche des Lichtabschirm musters zu entfernen, die mit den Bildelementen überlappen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Licht abschirmmusters nutzt die Tatsache, daß das Licht während der Belichtung nicht ausreichend in das Innere des schwarzen pho topolymerisierbaren Lichtabschirmmaterials eindringt, welches zur Herstellung des Lichtabschirmmusters verwendet wird. Der Polymerisationsgrad in dem von der Oberfläche entfernten Bereich ist daher niedrig und nach Erzeugung des Lichtab schirmmusters kann der Bereich, der mit dem Farbbildelement muster überlappt, entfernt werden, so daß ein mehrfarbiges Muster von ausgezeichneter Flachheit erhalten wird.

Es stehen verschiedene Methoden zur Verfügung, um ein Muster mit einem niedrigen Polymerisationsgrad in dem der Oberfläche abgewandten Bereich zu erzeugen. Eine Methode besteht darin, daß man nach der Herstellung einer photopolymerisierbaren Lichtabschirmschicht einen Bereich der jeweiligen Bildelemente des Bildelementmusters und einen Bereich, in dem keine Bild elemente vorhanden sind, auf der photopolymerisierbaren Licht abschirmschicht durch eine lichtdurchlässige Maske belichtet, um ein Lichtabschirmmuster zu erzeugen, und dann den Bereich des Lichtabschirmmusters, welcher mit einem Farbbildelement überlappt, entfernt, wobei eine Gesamtbelichtung von der Rück seite her in Schritt (2) bei der oben genannten ersten Methode in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden kann, solange sie nach Schritt (1) und vor Schritt (5) erfolgt. Beispiels weise kann man Schritt (2) vor Schritt (3) durchführen, die Schritte (2) und (3) können gleichzeitig durchgeführt werden oder Schritt (2) kann nach Schritt (3) durchgeführt werden. Auch kann Schritt (2) zwischen den Schritten (4) und (5) durc hgeführt werden. Führt man jedoch Schritt (2) nicht durch, so ist die Lichtabschirmschicht auf dem Substrat ungenügend ge härtet und wird daher von der Verarbeitungslösung in Schritt (5) unter Bildung von Leerstellen angegriffen, wodurch die Lichtabschirmwirkung beeinträchtigt wird. In einer anderen Ausführungsform dieser Methode können die Schritte (4) und (5) gleichzeitig durchgeführt werden.

Bei einer zweiten Methode wird nur ein Bereich, in dem die jeweiligen Bildelemente eines Bildelementmusters im wesentli chen nicht vorhanden sind, auf einem photopolymerisierbaren Lichtabschirmmaterial durch eine lichtdurchlässige Maske be lichtet, so daß das nach dem Entwickeln erhaltene Lichtab schirmmuster größer ist als der Lichtdurchlässigkeitsbereich der zur Herstellung des Lichtabschirmmusters verwendeten Mas ke, worauf man den Bereich des Lichtabschirmmusters, der mit dem Farbbildelement überlappt, entfernt. In einer speziellen Ausführungsform können die Schritte (3) und (4) der genannten zweiten Methode gleichzeitig durchgeführt werden.

Die Belichtung kann z. B. nach Methoden erfolgen, wie der Durchführung einer Oberbelichtung und der Anwendung eines kleinen Spaltes zwischen der photopolymerisierbaren Lichtab schirmschicht und der Maske, ohne sie in engen Kontakt zu bringen.

Bei dieser zweiten Methode ist der Polymerisationsgrad in dem Bereich des Lichtabschirmmusters, das mit den Farbbildelemen ten überlappt, niedriger als bei der ersten Methode und es ist daher möglich, ihn mit mit einer schwächeren Verarbeitungs lösung als in der ersten Methode zu entfernen. Obwohl somit eine Belichtung von der Rückseite her nicht essentiell ist, läßt sich durch Belichten von der Rückseite her ein Lichtab schirmmuster mit weniger Defekten herstellen.

Erfindungsgemäß wird das Verfahren zum Entfernen des Bereichs des Lichtabschirmmusters, der mit den Farbbildelementen über lappt, als "seitliches Ätzen" bezeichnet.

Zur Durchführung der seitlichen Ätzung stehen verschiedene Methoden zur Verfügung, z. B. die Verarbeitung mit einer Lö sung, die eine andere Zusammensetzung als die Entwicklungs lösung hat, nach dem Entwickeln der Lichtabschirmschicht und die Verlängerung der Entwicklungszeit, die notwendig ist, um ein gewöhnliches Muster herzustellen. Bei diesen Verfahren kann auch die Verarbeitungslösung durch Reiben mit einer Bür ste aufgetragen werden.

Im folgenden wird das Verfahren zur Herstellung eines mehr farbigen Musters gemäß der Erfindung näher erläutert. Zunächst werden das rote (R), grüne (G) und blaue (B) Bildelementmuster auf einem transparenten Glassubstrat erzeugt. Die kann z. B. nach einer Färbemethode, Druckmethode, galvanischen Methode, galvanischen Übertragungsmethode, Übertragungsmethode oder Pigmentdispersionsmethode erfolgen. Hierauf bringt man voll flächig eine photopolymerisierbare Lichtabschirmschicht auf. Zu diesem Zweck können z. B. eine Pigmentdispersionsmethode oder Übertragungsmethode und in einigen Fällen eine Druckme thode, z. B. Siebdruck, angewandt werden.

Um die Bildung von Pinholes zu verhindern, wird eine Gesamt belichtung von der Rückseite her durchgeführt, um einen Teil der Lichtabschirmschicht (in der Nähe der Oberfläche auf der Seite, welche der Lichtquelle näher ist) zwischen den R-, G- und B-Bildelementen zu härten, worauf man von der Vorderseite eine musterförmige Belichtung durch eine Photomaske durch führt, die so entworfen ist, daß die Lichtabschirmschicht in der Nähe der R-, G- und B-Bildelemente teilweise überdeckend bleibt und die Abstände zwischen den R-, G- und B-Bildelemen ten ohne Spalten voll ausgefüllt sind. Anschließend wird der nicht notwendige Bereich der Lichtabschirmschicht durch eine Entwicklungsverarbeitung entfernt, so daß die Lichtabschirm schicht in ein Muster überführt wird.

Bei diesem Verfahren entstehen Vorsprünge von einigen µm, da zwischen den jeweiligen R-, G- und B-Bildelementen und dem Lichtabschirmteil ein überlappender Teil besteht. Wegen der geringen Lichtdurchlässigkeit der Lichtabschirmschicht erfolgt jedoch deren Photopolymerisation nur an der Oberfläche und der untere Teil wird kaum photopolymerisiert. Wenn daher die Ent wicklungsverarbeitung weiter verlängert wird oder eine Ver arbeitung mit einer Lösung durchgeführt wird, die eine andere Zusammensetzung als die Entwicklungslösung hat, erfolgt in dem lichtabschirmenden Teil eines Überlappungsbereiches eine seit liche Ätzung und letztendlich werden die Vorsprünge in dem überlappenden Bereich entfernt.

Das erfindungsgemäße photopolymerisierbare Lichtabschirmmate rial kann hergestellt werden durch Dispergieren oder Lösen von Ruß, einem Schwarzpigment, einer schwarzen Mischung, bestehend aus der Kombination von mehreren Farbpigmenten, die Ruß und/oder ein Schwarzpigment umfassen können, oder einem schwar zen Farbstoff in einer photopolymerisierbaren Zusammensetzung. Das photopolymerisierbare Lichtabschirmmaterial, in dem Ruß, ein Schwarzpigment oder eine Pigmentmischung dispergiert sind, hat den Vorteil, daß es eine Lichtabschirmschicht mit ausge zeichneter Wärmebeständigkeit und Lichtechtheit ergibt.

Als photopolymerisierbare Harzzusammensetzung stehen solche zur Verfügung, die mit einer alkalischen wäßrigen Lösung ent wickelbar sind, und solche, die mit einem organischen Lösungs mittel entwickelbar sind. Jene, die mit einer alkalischen wäßrigen Lösung entwickelbar sind, sind hinsichtlich der Si cherheit und Kosten der Entwicklungslösung bevorzugt. Harzzu sammensetzungen dieses Typs enthalten ein Bindemittel mit einer Carbonsäuregruppe, ein polyfunktionelles Acrylmonomer und einen Photopolymerisationsinitiator als Hauptkomponenten.

Das bevorzugte photopolymerisierbare Lichtabschirmmaterial, welches in der JP-A-1-152 449 beschrieben ist, enthält als Pigment Ruß, Titandioxid und Eisenoxid einzeln oder in Mi schung, als polyfunktionelles Acrylmonomer Methacrylate, wie Ethylenglykolmethacrylat, Triethylenglykoldimethacrylat, 1,3- Butandioldimethacrylat, Tetramethylenglykoldimethacrylat, Propylenglykoldimethacrylat, Trimethylolpropantrimethacrylat, 1,4-Hexandioldimethacrylat, Pentaerythrittetramethacrylat oder Dipentaerythrithexamethacrylat, als Bindemittel mit einer Carbonsäuregruppe ein Copolymer einer ungesättigten organi schen Säure, wie Acryl- oder Methacrylsäure, und eines unge sättigten organischen Esters, wie Methylacrylat, Ethylacrylat oder Benzylmethacrylat, sowie als Photopolymerisationsinitia tor eine Verbindung aus der Reihe der Halogenmethyloxadiazole oder Halogenmethyl-s-triazine. Die Zusammensetzung enthält vorzugsweise etwa 10 bis 50 Gew.-% Pigment, etwa 10 bis 50 Gew.-% polyfunktionelles Acrylmonomer etwa 20 bis 60 Gew.-% Bindemittel mit einer Carbonsäuregruppe und etwa 1 bis 20 Gew.-% Photopolymerisationsinitiator, bezogen auf den Gesamt- Feststoffgehalt. Die erfindungsgemäß verwendbaren photopolyme risierbaren Zusammensetzungen sind jedoch nicht hierauf be schränkt, sondern es können beliebige andere bekannte Zusam mensetzungen angewandt werden.

Die Herstellung der photopolymerisierbaren Lichtabschirm schicht auf dem Aggregat von Bildelementen, welches gewöhnlich aus den R-, G- und B-Bildelementen besteht, auf dem Glassub strat kann nach bekannten Methoden erfolgen. Bei einer Methode wird eine Lösung der oben genannten photopolymerisierbaren Zusammensetzung mit einer Beschichtungsvorrichtung, z. B. einer Schleuderscheibe oder einer Walze, aufgetragen und getrocknet. Andere Methoden sind der Siebdruck und eine Methode, bei der eine photopolymerisierbare Lichtabschirmschicht, die durch Auftragen und Trocknen auf einem anderen vorläufigen Träger hergestellt wurde, übertragen und mit einem Laminator lami niert wird. Auf die photopolymerisierbare Lichtabschirmschicht kann gegebenenfalls eine Sauerstoffsperrschicht, die in der Entwicklungslösung oder wasserlöslich ist, z. B. aus Polyvinyl alkohol aufgetragen werden.

Von den genannten Methoden ist das Laminieren durch Übertra gung bevorzugt, da es einfache Schritte umfaßt und stabile Eigenschaften ermöglicht. Bei dieser Methode kann eine Zwi schenschicht, die sich gut von dem vorläufigen Träger abziehen läßt, zwischen der Lichtabschirmschicht und dem vorläufigen Träger vorgesehen werden. Diese Zwischenschicht besteht vor zugsweise aus einem Material mit geringer Sauerstoffdurchläs sigkeit, um die Photopolymerisierbarkeit der Lichtabschirm schicht zu erhöhen.

Bei der erfindungsgemäßen Herstellung des Lichtabschirmmusters wird eine gleichmäßige Belichtung in einem Bereich, der einen von den R-, G- und B-Bildelementen eingenommenen Bereich ein schließt, in einem Belichtungsschritt von der Rückseite her nach Erzeugung der photopolymerisierbaren Lichtabschirmschicht durchgeführt. Die maximale Belichtungsmenge wird so gewählt, daß der Bereich der photopolymerisierbaren Lichtabschirm schicht, welcher einer belichteten Fläche der R-, G- und B- Bildelemente gegenüberliegt, durch einen Teil des von diesen Bildelementen durchgelassenen Lichtes nicht unlöslich in der Entwicklungslösung gemacht wird. Wenn es nicht erwünscht ist, daß die Lichtabschirmschicht in einem Bereich, in welchem die R-, G- und B-Bildelemente nicht vorhanden sind, unlöslich gemacht wird, führt man von der Rückseite her eine Belichtung durch eine Photomaske durch, welche diesen Bereich maskiert.

Es ist wichtig, bei der Belichtung von der Rückseite her eine minimale Belichtung durchzuführen, so daß die von hinten be lichtete photopolymerisierbare Lichtabschirmschicht zumindest bei der Verarbeitung in einer Entwicklungslösung auf dem transparenten Substrat zurückbleibt. Die Belichtung von der Rückseite her kann in einer Nicht-Sauerstoffatmosphäre durch geführt werden, z. B. unter Vakuum, Stickstoffgas oder Argon gas, und während oder nach der Belichtung kann erwärmt werden. Die Belichtung kann mit Licht vom UV-Bereich bis hin in den sichtbaren Bereich erfolgen. Dabei können herkömmliche Lampen, z. B. Ultrahochspannungs-Quecksilberlampen, Xenon-Lampen, Koh lebogen-Lampen und Argon-Laser angewandt werden.

Im erfindungsgemäßen Verfahren kann die musterförmige Belich tung der photopolymerisierbaren Lichtabschirmschicht sofort nach der Belichtung von der Rückseite her oder einige Zeit später durchgeführt werden. Im Hinblick auf die Produktivität ist es bevorzugt, unmittelbar danach oder einige Stunden spä ter zu belichten. Die Belichtung ist nicht besonders be schränkt, jedoch beeinträchtigt eine übermäßige Belichtung die Bildauflösung und das anschließende zeitliche Ätzen, und es werden daher vorzugsweise optimale Belichtungsbedingungen angewandt. Dies sind bei der musterförmigen Belichtung im wesentlichen dieselben wie bei der beschriebenen Belichtung von der Rückseite her, und dies gilt auch hinsichtlich der Lichtquelle und Atmosphäre. Die Breite des Überlappungsberei ches des Musters der Lichtabschirmschicht und des Musters der R-, G- und B-Bildelemente beträgt vorzugsweise etwa 0,5 bis 10 µm. Eine Breite von weniger als etwa 0,5 µm verringert die Produktivität, da Zeit für das Justieren der Maske erforder lich ist, während Breiten von mehr als etwa 10 µm nicht bevor zugt sind, da sie das seitliche Ätzen erschweren.

Im erfindungsgemäßen Verfahren ist die Entwicklungslösung vorzugsweise eine wäßrige alkalische Lösung oder eine Lösung, die durch Mischen eines organischen Lösungsmittels mit einem alkalischen Material erhalten wird. Geeignete alkalische Mate rialien sind Alkalimetallhydroxide (z. B. Natrium- und Kalium hydroxid), Alkalimetallcarbonate (z. B. Natrium- und Kaliumcar bonat), Alkalimetallbicarbonate (z. B. Natrium- und Kaliumbi carbonat), Alkalimetallsilikate (z. B. Natrium- und Kaliumsili kat), Alkalimetallmetasilikate (z. B. Natrium- und Kaliummeta silikat), Triethanolamin, Diethanolamin, Monoethanolamin, Morpholin, Tetraalkylammoniumhydroxide (z. B. Tetramethylammo niumhydroxid) oder Trinatriumphosphat. Geeignete organische Lösungsmittel, die mit Wasser mischbar sind, sind z. B. Metha nol, Ethanol, 2-Propanol, 1-Propanol, Butanol, Diacetonalko hol, Ethylenglycolmonomethylether, Ethylenglycolmono-n-butyl ether, Benzylalkohol, Aceton, Methylethylketon, Cyclohexanon, ε-Caprolacton, γ-Butylolaceton, Dimethylformamid, Dimethyl acetamid, Hexamethylphosphoramid, Ethyllactat, Methyllactat, ε-Caprolactam oder N-Methylpyrrolidon. Der Entwicklungslösung können bekannte Tenside zugesetzt werden. Die Entwicklungs lösung kann entweder als Bad oder als Sprühlösung angewandt werden. Um den nicht gehärteten Bereich der photopolymerisier baren Lichtabschirmschicht zu entfernen, können Methoden wie das Reiben mit einer rotierenden Bürste und das Reiben mit einem nassen Schwamm kombiniert werden. Vorzugsweise liegt die Temperatur der Entwicklungslösung im Bereich von Raumtempera tur bis 40°C. Im Anschluß an die Entwicklungsverarbeitung kann eine Spülung durchgeführt werden.

Das Entfernen des Bereiches des Lichtabschirmmusters, welcher mit den R-, G- und B-Bildelementen überlappt, kann gleichzei tig mit der Entwicklung oder nach der Entwicklung durchgeführt werden.

Wie bereits erwähnt, wird das seitliche Ätzen durchgeführt, um den Bereich der photopolymerisierbaren Lichtabschirmschicht zu lösen und zu entfernen, welcher musterförmig belichtet wurde und die Farbbildelemente überlappt, indem man die unge nügende Härtung in der Nachbarschaft des Bereiches nutzt, in dem das Lichtabschirmmaterial und die Bildelemente miteinander in Kontakt sind. Die zur Durchführung der seitlichen Ätzung verwendeten Lösung kann daher im wesentlichen dieselbe sein wie die genannte Entwicklungslösung, jedoch werden vorzugs weise Lösungen mit einem etwas schwächeren Auflösungsvermögen angewandt. Das Auflösungsvermögen kann eingestellt werden anhand der Konzentration des alkalischen Materials, der Kon zentration des mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmit tels und der Tensidkonzentration. Die seitliche Ätzung kann auf dieselbe Weise wie die oben beschriebene Entwicklung durchgeführt werden. Das der seitlichen Ätzung zu unterziehen de Substrat kann in ein Bad getaucht werden, welches die Ver arbeitungslösung enthält, oder aber diese kann aufgesprüht werden. Ferner kann die seitliche Ätzung durch Reiben des Substrats mit einer rotierende Bürste oder einem Schwamm durchgeführt werden.

Diese Verarbeitung ergibt ein mehrfarbiges Muster von ausge zeichneter Flachheit, welches ein Lichtabschirmmuster umfaßt.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. Alle Teile, Prozente und Verhältnisse beziehen sich auf das Gewicht, so fern nichts anderes angegeben ist.

Beispiel 1

Eine Beschichtungslösung, bestehend aus der folgenden Zusam mensetzung HI, wird auf eine Polyethylenterephthalatfolie von 100 µm Dicke als vorläufigen Träger aufgebracht und getrock net, wobei eine thermoplastische Harzschicht mit einer Trocken dicke von 20 µm erhalten wird.

Zusammensetzung H1 für die thermoplastische Harzschicht
Vinylchlorid/Vinylacetat-Copolymer (Gewichtsverhältnis Vinylchlorid/Vinylacetat = 75/25; Polymerisationsgrad etwa 400)\|290,0 g
Vinylchlorid-Vinylacetat-Maleinsäure-Copolymer (Gewichtsverhältnis Vinylchlorid/Vinylacetat/Maleinsäure = 86/13/1; Polymerisationsgrad etwa 400)	76,0 g
Dibutylphthalat	88,5 g
Fluorhaltiges Tensid	5,4 g
MEK	975,0 g

Auf die erhaltene thermoplastische Harzschicht wird eine Beschichtungslösung, bestehend aus der folgenden Zusammensetzung B1, aufgetragen und getrocknet, wobei eine Trennschicht mit einer Trockendicke von 1,6 µm erhalten wird.

Zusammensetzung B1 für die Trennschicht
Polyvinylalkohol (Verseifungsgrad 80%)\|173,2 g
Fluorhaltiges Tensid	8 g
Destilliertes Wasser	2800 g

Vier lichtempfindliche Farblösungen von schwarzer Farbe (für die Bl-Schicht), roter Farbe (für die R-Schicht), grüner Farbe (für die G-Schicht) bzw. blauer Farbe (für die B-Schicht) mit den in Tabelle 1 genannten Zusammensetzungen werden auf 4 vorläufige Träger aufgetragen, welche die genannte thermoplastische Harzschicht und Trennschicht aufweisen und getrocknet, wobei eine gefärbte lichtempfindliche Harzschicht mit einer Trockendichte von 2 µm erhalten wird.

Beschichtungslösung für die lichtemfpindlichen Farbschichten

Auf die lichtempfindliche Harzschicht wird eine Deckfolie aus Polypropylen (Dicke: 12 mm) durch Pressen aufgebracht, wodurch rote, blaue, grüne und schwarze lichtempfindliche Übertragunsmaterialien erhalten werden.

Mit Hilfe der lichtempfindlichen Übertragungsmaterialien wird ein Farbfilter folgendermaßen hergestellt:
Die Deckfolie des roten lichtempfindlichen Übertragungsmaterials wird abgezogen und die Seite der lichtempfindlichen Harz schicht wird auf ein transparentes Substrat (Dicke 1,1 mm) durch Pressen (0,8 kg/cm²) und Erwärmen auf (130°C) mit einem Laminator aufgeklebt, worauf man die Trennschicht von der thermoplastischen Harzschicht an deren Grenzfläche abzieht, um gleichzeitig den vorläufigen Träger und die thermoplasti sche Harzschicht zu entfernen.

Hierauf wird belichtet und entwickelt, um den nicht notwendi gen Bereich zu entfernen. Hierdurch erhält man ein rotes Bild elementmuster auf dem Glassubstrat.

Anschließend wird auf dieselbe Weise das grüne lichtempfindli che Übertragungsmaterial auf das Glassubstrat aufgeklebt, auf dem das rote Bildelementmuster erzeugt worden ist, worauf man durch Abziehen, Belichten und Entwickeln ein grünes Bildele mentmuster erhält.

Dasselbe Verfahren wird mit dem blauen lichtempfindlichen Übertragungsmaterial wiederholt, wodurch rote, grüne und blaue Muster auf dem transparenten Glassubstrat erhalten werden.

Mit Hilfe des schwarzen lichtempfindlichen Übertragungsmateri als wird dann eine schwarze lichtempfindliche Harzschicht vollflächig übertragen. Die Übertragung erfolgt hierbei bei einer Temperatur von 130°C, einem Druck von 0,8 kg/cm² und einer Transportgeschwindigkeit von 0,2 m/min. Bei der Herstel lung der Muster erfolgt die Entwicklung durch Eintauchen in eine wäßrige 1%ige Natriumcarbonatlösung von 30°C für 30 Se kunden.

Hierauf wird von der Rückseite her total belichtet und an schließend von der Vorderseite her mit 200 mJ/cm² durch eine Photomaske belichtet, die so angeordnet ist, daß der Umfang der R-, G- und B-Bildelemente und das Bildelement der schwar zen Matrix sich etwa um 5 um überlagern.

Durch Aufsprühen einer wäßrigen 1%-Natriumcarbonatlösung von 33°C für 25 Sekunden wird dann eine Entwicklung durchgeführt, wobei ein Farbfilter mit einem Muster erhalten wird, das eine Überlappungsbereich aufweist.

Hierauf wird die Entwicklungslösung 45 Sekunden durch Reiben mit einem PVA-Schwamm aufgetragen, um die seitliche Ätzung durchzuführen. Es wird ein Farbfilter ohne überlappende Bild elemente und ohne Pinholes erhalten.

Bei dem beschriebenen Verfahren werden die Schichtdicken der R-, G- und B-Bildelemente auf das gleiche Niveau eingestellt, wodurch die Flachheit des Farbfilters ±0,1 µm oder weniger beträgt.

Anschließend wird eine transparente ITO-Elektrode befestigt, um eine Flüssigkristallplatte herzustellen, die frei ist von Kurzschlüssen zwischen gegenüberliegenden Substraten.

Beispiel 2

Die Bildelemente und die schwarze lichtempfindliche Harz schicht werden wie in Beispiel 1 voll flächig auf dem Glassub strat hergestellt.

Hierauf wird der Bereich, der praktische keine R-, G - oder B-Bildelemente aufweist, von der Vorderseite her durch eine lichtdurchlässige Maske mit 400 mJ/cm² belichtet.

Durch anschließende Verarbeitung gemäß Beispiel 1 erhält man ein Farbfilter ohne Pinholes mit ausgezeichneter Flachheit ähnlich Beispiel 1.

Durch anschließendes Befestigen einer transparenten ITO-Elek trode wird eine Flüssigkristallplatte erhalten, die frei ist von Kurzschlüssen zwischen gegenüberliegenden Substraten.

Beispiel 3

Das Verfahren von Beispiel 1 wird wiederholt unter Verwendung einer wäßrigen 0,5%-Natriumcarbonatlösung beim seitlichen Ätzprozeß. Das erhaltene Farbfilter hat eine Flachheit von ±0,05 µm oder weniger.

Durch anschließendes Befestigen einer ITO-Elektrode erhält man eine Flüssigkristallplatte ohne Kurzschlüsse zwischen gegen überliegenden Substraten.

Beispiel 4

Das Verfahren von Beispiel 2 wird wiederholt unter Verwendung einer wäßrigen 0,5%-Natriumcarbonatlösung beim seitlichen Ätzprozeß. Das erhaltene Farbfilter hat eine Flachheit von ± 0,05 µm oder weniger.

Durch Befestigen einer ITO-Elektrode erhält man eine Flüssig kristallplatte ohne Kurzschlüsse zwischen gegenüberliegenden Substraten.

Vergleichsbeispiel 1 und 2

Lichtabschirmmuster werden wie in den Beispielen 1 und 2 her gestellt, jedoch führt man kein seitliche Ätzung durch. In diesem Fall sind in dem Bereich, in dem sich die Bildelemente überlagern, Vorsprünge von etwa mehr als ±1 µm vorhanden.

Verwendet man dieses Farbfilter zur Herstellung derselben Flüssigkristallplatte wie in Beispiel 1, so treten Kurzschlüs se zwischen gegenüberliegenden Substraten auf.

Vergleichsbeispiel 3

Die schwarze lichtempfindliche Harzschicht wird auf die gemäß Beispiel 1 hergestellten R-, G- und B-Bildelemente auflami niert. Der Bereich, der praktisch keine R-, G- und B-Bildele mente aufweist, wird von der Vorderseite her durch eine licht durchlässige Maske belichtet, worauf man wie in Beispiel 1 entwickelt und seitlich ätzt, jedoch ohne Durchführung einer Belichtung von der Rückseite her. Hierdurch wird nicht nur der überlappende Bereich entfernt, sondern auch die anderen Berei che des Lichtabschirmmusters werden abgetragen, so daß ein Lichtabschirmmuster von nur geringer Qualität mit niedriger optischer Dichte und zahlreichen Pinholes erhalten wird.

Vergleichsbeispiel 4

Die schwarze lichtempfindliche Harzschicht wird auf die gemäß Beispiel 1 hergestellten R-, G- und B-Bildelemente auflami niert. Nach einer Totalbelichtung von der Rückseite her wird in einer Entwicklungslösung entwickelt. Der Bereich des Licht abschirmmusters, der nicht ausreichend gehärtet ist, wird hierbei abgetragen, und man erhält daher nur ein Lichtab schirmmuster von geringer Qualität mit niedriger optischer Dichte und zahlreichen Pinholes.

Erfindungsgemäß ist es möglich, ein Farbfilter mit einem Lichtabschirmmuster herzustellen, das keine überlappenden Bildelemente und keine Pinholes aufweist sowie ausreichende Abschirmwirkung zeigt.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Lichtabschirmmusters auf einem Substrat, das auf seiner Vorderseite ein Bildele mentmuster von Bildelementen aufweist, welche eine oder mehrere Farben haben und nicht miteinander in Kontakt stehen, dadurch gekennzeichnet, daß man

1) auf der Vorderseite des Substrats mit einem Bild elementmuster von Bildelementen, die eine oder meh rere Farben haben, eine photopolymerisierbare Lichtabschirmschicht erzeugt,
2) eine Gesamtbelichtung von der Rückseite des Sub strats her durchführt,
3) die photopolymerisierbare Lichtabschirmschicht durch eine Maske belichtet, die in den Bereichen, welche dem Umfang der Bildelemente des Bildelement musters auf dem Substrat entsprechen, und in den Bereichen, in denen kein Bildelement vorhanden ist, lichtdurchlässig ist,
4) die photopolymerisierbare Lichtabschirmschicht un ter Bildung eines Lichtabschirmmusters entwickelt und
5) das erhaltene Lichtabschirmmuster einer seitlichen Ätzung unterwirft, um jene Bereiche des Lichtab schirmmusters zu entfernen, die mit den Bildelemen ten überlappen, wobei Schritt (2) nach Schritt (1) und vor Schritt (5) durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte (4) und (5) gleichzeitig durchgeführt wer den.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte (2) und (3) gleichzeitig durchgeführt wer den oder Schritt (2) vor oder nach Schritt (3) durchge führt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt (2) zwischen den Schritten (4) und (5) durchge führt wird.

5. Verfahren zur Herstellung eines Lichtabschirmmusters auf einem Substrat, das auf seiner Vorderseite ein Bildele mentmuster von Bildelementen aufweist, welche eine oder mehrere Farben haben und nicht miteinander in Kontakt stehen, dadurch gekennzeichnet, daß man

1) auf der Vorderseite des Substrats mit einem Bild elementmuster von Bildelementen, die eine oder meh rere Farben haben, eine photopolymerisierbare Lichtabschirmschicht erzeugt,
2) die photopolymerisierbare Lichtabschirmschicht durch eine Maske belichtet, welche einen licht durchlässigen Bereich aufweist, der den Bereichen entspricht, in denen die Bildelemente des Bildele mentmusters auf dem Substrat nicht vorhanden sind,
3) die photopolymerisierbare Lichtabschirmschicht un ter Bildung eines Lichtabschirmmusters entwickelt, welches größer ist als der lichtdurchlässige Be reich der Maske, und
4) das erhaltene Lichtabschirmmuster einer seitlichen Ätzung unterwirft, um jene Bereiche des Lichtab schirmmusters zu entfernen, welche mit den Bildele menten überlappen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte (3) und (4) gleichzeitig durchgeführt wer den.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, daß die photopolymerisierbare Lichtab schirmschicht nach einer Schichtübertragungsmethode her gestellt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge kennzeichnet, daß die photopolymerisierbare Lichtab schirmschicht eine photopolymerisierbare Harzzusammen setzung enthält, die mit einer wäßrigen alkalischen Lö sung entwickelbar ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge kennzeichnet, daß die photopolymerisierbare Lichtab schirmschicht 10 bis 50 Gew.-% Pigment, 10 bis 50 Gew.-% eines polyfunktionellen Acrylmonomers, 20 bis 60 Gew.-% eines Bindemittels mit einer Carbonsäuregruppe und 1 bis 20 Gew.-% eines Photopolymerisationsinitiators ent hält, bezogen auf den Gesamt-Feststoffgehalt der photopo lymerisierbaren Lichtabschirmschicht.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge kennzeichnet, daß das Abschirmmuster mit den Bildelemen ten in einem Bereich von 0,5 bis 10 µm überlappt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge kennzeichnet, daß die Entwicklung mit einer Entwicklungs lösung bei einer Temperatur von Raumtemperatur bis 40°C durchgeführt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge kennzeichnet, daß die seitliche Ätzung mit einer Lösung durchgeführt wird, die ein geringeres Auflösungsvermögen hat als die zur Entwicklung zur photopolymerisierbaren Lichtabschirmschicht verwendete Entwicklungslösung.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die seitliche Ätzung durch Reiben des Substrats mit einer rotierenden Bürste oder einem Schwamm durchgeführt wird.